Obsah
Mikrogravitácia oslabuje kosti aj svaly. Účinky sú vzájomne prepojené, pretože oslabenie svalov urýchľuje oslabenie kostí. To môže astronautom spôsobiť dlhodobú stratu svalov a kostí. Pochopenie - a dúfajme, aj potláčanie - účinkov mikrogravitácie na kosti a svaly astronautov predstavuje pre vesmírne cestovanie kritickú výzvu.
Svalová sila
Mikrogravitácia oslabuje svaly niekoľkými spôsobmi, ktoré boli preskúmané v štúdii z roku 2003 na univerzite v Udine v Taliansku. Po približne 240 dňoch vo vesmíre klesá celková sila astronautov na približne 70 percent ich počiatočnej sily. Ľudské svaly majú dva typy svalových vlákien, ktoré sú ovplyvnené trochu inak, aj keď oboje slabnú. Vlákna s pomalým zášklbom zoslabujú približne rovnakou rýchlosťou ako celková sila. Avšak atrofia svalových vlákien s rýchlym zášklbom ešte rýchlejšie a asi po šiestich mesiacoch majú asi 45 percent svojej počiatočnej sily. To zanecháva svaly astronautov značne oslabené. Je zaujímavé, že k strate svalov dochádza najradikálnejšie v hornej časti tela, zatiaľ čo úbytok kostí má tendenciu spôsobovať najzávažnejšie účinky v dolnej časti tela.
Strata kostí
Mikrogravitácia spôsobuje osteopéniu, stratu kostnej denzity, stav súvisiaci s osteoporózou. Jay Shapiro, vedúci tímu pre štúdie o kostiach v Národnom biomedicínskom výskumnom ústave, v skutočnosti „závažnosť tohto problému (problém) viedla NASA k tomu, aby stratu kosti považovala za inherentné riziko rozšírených vesmírnych letov.“ Hlavnou zložkou tohto problému je aktivita na bunkovej úrovni. Za normálnych podmienok skupina buniek nazývaných osteoklasty rozbíjajú kosti od seba, zatiaľ čo iný typ kostných buniek vytvára osteoblasty súčasne novú kosť. Osteoblasty však reagujú na stres a vytvárajú kost, kde na ňu telo tlačí. Vo vesmíre kosti pociťujú veľmi malý stres, pretože gravitácia sa netiahne za kosti a oslabené svaly kladú menší dôraz na kosti. To spôsobuje, že proces strhávania starej kosti a vytvárania novej kosti vypadáva zo synchronizácie, čo vedie k oslabeniu kostí. Zdá sa však, že k problému prispievajú aj ďalšie faktory. Napríklad telo má tendenciu produkovať chybne tvarované kolagénové vlákna v mikrogravitácii, čo prispieva k zhoršeniu zdravotného stavu kostí.
Príznaky gravitácie
Na klinickej úrovni tieto zmeny pre kosť a sval spôsobujú astronautom veľa problémov. Strata kostnej hmoty je najvýraznejšia v dolnej polovici tela, kde astronauti môžu stratiť 1 až 2 percentá svojej kostnej hmoty mesačne, hoci sa zdá, že pri najdlhších svetelných lúčoch sa jej strata pohybuje okolo 20 percent. Oslabenie kostí a svalov sa napokon podobá účinkom dlhších období odpočinku. Astronauti potrebujú čas, aby svoje svaly prispôsobili gravitácii Zeme. Okrem toho sa vápnik hromadí v krvi, keď kosti strácajú hmotu. To podporuje obličkové kamene v astronautoch.
Boj proti zdravotným problémom
NASA má k dispozícii niekoľko metód na boj proti týmto podmienkam. Po prvé, cvičenie vo vesmíre pomáha zmierňovať stratu kostí a svalovú slabosť. Pridanie cvičení typu „výbušný“ s náhlymi pohybmi môže ďalej zvýšiť prínos cvičenia pri odhaľovaní najhorších účinkov mikrogravitácie. Podobne cvičenie v odstredivke môže ďalej znižovať dlhodobé účinky mikrogravitácie a pomáhať posilňovať srdcové svaly. Okrem toho zmeny v strave astronautov preukázali sľubné zníženie účinkov mikrogravitácie na kosti a svaly. Napokon NASA začala experimentovať s používaním liekov na boj proti úbytku kostnej hmoty. Konkrétne NASA začala vydávať astronauty bisfosfonát, liek používaný na liečenie a prevenciu osteoporózy na Zemi. Vedci dúfajú, že porozumenie úbytku kostnej hmoty v mikrogravitácii sa môže prejaviť lepšou liečbou ľudí na Zemi trpiacich poruchami kostí, ako je osteoporóza.